本發(fā)明屬于地理信息安全與數(shù)據(jù)交易領(lǐng)域，涉及一種基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證方案。

背景技術(shù)：

1、近些年，隨著地理信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傾斜攝影三維模型作為一種特殊的三維模型，為虛擬空間中的數(shù)字孿生體提供精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。這類數(shù)據(jù)具有高價值、含敏感信息和易復(fù)制等特性。因此，在數(shù)據(jù)流通過程中需要確保整個交易過程可追溯，以保護各方權(quán)益并促進數(shù)據(jù)安全流通。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交易通過數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)據(jù)中隱蔽地添加版權(quán)信息，并將版權(quán)信息作為交易證據(jù)在第三方進行存證，但是此類交易方式依賴于對交易雙方和第三方的可信度，當(dāng)交易雙方或第三方中存在叛逆者，交易雙方的合法權(quán)益便無法得到保障。因此，如何構(gòu)建安全、可信的交易機制，避免數(shù)據(jù)版權(quán)方的惡意構(gòu)陷以及中間人、數(shù)據(jù)購買方非法濫用和倒賣數(shù)據(jù)，確保交易的公平性和可信度，是目前傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)交易過程中亟待解決的問題。

2、區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、可追溯、防篡改和透明性等特點，有效彌補傳統(tǒng)交易方式的缺陷。因此，通過結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，可以有效的解決數(shù)據(jù)交易過程中不可信的問題。而智能合約技術(shù)作為區(qū)塊鏈中的核心組件，具有可編程性、自動執(zhí)行性和可信操作等特點，進一步增強了區(qū)塊鏈在可信交易中的應(yīng)用能力。因此，為了使得數(shù)據(jù)能夠安全、可信的交易，將區(qū)塊鏈和數(shù)字水印相結(jié)合的方法成為了一種優(yōu)勢選擇。目前已有的區(qū)塊鏈和數(shù)字水印相結(jié)合的可信交易方法，如xu等人將hyperledger?fabric和星際文件存儲相結(jié)合設(shè)計了零水印的注冊方案，保證了水印及其相關(guān)參數(shù)信息的安全可信注冊的同時，實現(xiàn)了遙感圖像的無損版權(quán)保護。wang等人基于以太坊智能合約實現(xiàn)了系統(tǒng)中存儲圖像的關(guān)鍵字搜索功能，通過星際文件存儲系統(tǒng)解決了區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)擴展問題，實現(xiàn)圖像的版權(quán)追溯。這些方法主要維護版權(quán)方的權(quán)益，忽略了數(shù)據(jù)購買方的合法權(quán)益，導(dǎo)致交易的公平性和可信性不足。

3、針對傾斜攝影三維模型缺乏安全可信交易方案的問題，本發(fā)明基于區(qū)塊鏈和數(shù)字水印的技術(shù)特征，提出了一種基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證方案。該方案利用區(qū)塊鏈不可篡改特性以及零水印技術(shù)對數(shù)據(jù)版權(quán)保護的能力，實現(xiàn)了對傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)的安全、可信交易存證。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是如何提供一種不僅解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交易方式依賴對交易雙方和第三方可信度的問題，還能公平維護交易雙方的合法權(quán)益，既能節(jié)省成本也能提高安全性、可信度，是具有廣闊應(yīng)用前景的一種基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證方案。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證方案，包括：零水印生成步驟、零水印檢測步驟和基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證系統(tǒng)。

3、零水印生成步驟，包括：

4、讀取原始版權(quán)圖像w，應(yīng)用logistic映射來加密版權(quán)圖像，得到加密后的版權(quán)圖像w′；

5、讀取原始傾斜攝影三維模型的頂點，尋找每個頂點的1-鄰域點坐標(biāo)；

6、將每個頂點對應(yīng)1-領(lǐng)域點的進行svd，得到右奇異值向量v和右奇異值向量的最后一個分量

7、根據(jù)與z軸方向的單位法向量求點積和夾角；設(shè)定角度閾值，將夾角大于閾值的頂點作為特征點；

8、計算頂點與特征點之間的歐式距離，根據(jù)距離最小原則將所有頂點進行分組；

9、計算每組中所有頂點的中心點坐標(biāo)，計算頂點到中心點坐標(biāo)之間的距離r；將r進行排序，根據(jù)距離較大2/3個點坐標(biāo)的z值，利用下式求該組對應(yīng)的偏斜度；式中，n表示每組中對應(yīng)的頂點數(shù)，zi表示第i個點對應(yīng)的z坐標(biāo)，μ表示該組數(shù)據(jù)的平均值，σ表示該組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，s表示偏斜度的值；

10、

11、利用上述向量的點積dp，根據(jù)下式建立水印信息與版權(quán)信息之間的穩(wěn)定索引，式中index為索引值，dp表示兩個向量的點積，l為一維水印信息的長度，u為放大系數(shù)；

12、index＝[dp×10u]mod?l

13、采用投票原則來確定水印信息。投票原則需要設(shè)置一個與版權(quán)信息大小相等的列表，記為m＝{m′i＝0，i＝1,2，…，l}；

14、若該組對應(yīng)的偏斜度大于零，則對應(yīng)索引處的水印信息為1，否則為0；

15、當(dāng)所有組均進行水印信息生成以后，通過下式進行二值化；

16、

17、將生成的一維水印信息m′轉(zhuǎn)化為二維序列，得到最終的水印信息m″；

18、通過下式將m″與加密的版權(quán)信息w′進行異或運算，生成零水印m*，其中xnor為異或運算符號；

19、m*＝xnor(w′，m″)

20、將生成的零水印用于交易信息存儲到星際文件系統(tǒng)中。

21、零水印檢測步驟，包括：

22、讀取待檢測水印信息的傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)；

23、采用前述的傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)零水印生成方法，生成同樣的水印信息；

24、將水印信息與星際文件系統(tǒng)中存儲的零水印進行異或，獲得待檢測的版權(quán)圖像；

25、將待檢測的版權(quán)圖像進行解密，獲得檢測到的版權(quán)圖像；

26、計算待檢測版權(quán)圖像與原始版權(quán)圖像的相似度。

27、基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證系統(tǒng)，包括：

28、數(shù)據(jù)信息存證模塊、數(shù)據(jù)交易執(zhí)行模塊、智能合約和星際文件存儲系統(tǒng)；

29、數(shù)據(jù)信息存證模塊：主要是面向數(shù)據(jù)的版權(quán)方，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可信存證；通過智能合約1，確保版權(quán)方的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)摘要能夠永久、不可篡改地存儲在區(qū)塊鏈中；

30、數(shù)據(jù)交易執(zhí)行模塊：主要面向數(shù)據(jù)購買方，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交易條件的驗證和執(zhí)行；通過智能合約2，保障交易記錄的透明性和不可篡改性，同時自動將數(shù)據(jù)在星際文件系統(tǒng)的存儲地址等信息進行獲??；

31、智能合約：版權(quán)方和購買方通過智能合約進行交互，將交易雙方信息和交易記錄等通過智能合約存儲到區(qū)塊鏈中；

32、星際文件系統(tǒng)：給出哈希值的情況下能夠找到對應(yīng)的文件進行下載，當(dāng)版權(quán)方將數(shù)據(jù)上傳至星際文件存儲系統(tǒng)，星際文件系統(tǒng)將返回唯一的數(shù)據(jù)相應(yīng)的哈希地址，購買方通過星際文件系統(tǒng)查詢和下載數(shù)據(jù)。

33、基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證系統(tǒng)執(zhí)行過程，包括：

34、當(dāng)數(shù)據(jù)購買方獲取到感興趣數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)購買方向數(shù)據(jù)版權(quán)方提出交易申請，當(dāng)身份驗證成功后，數(shù)據(jù)版權(quán)方獲得數(shù)據(jù)購買方的公鑰；

35、版權(quán)方將數(shù)據(jù)利用購買方的公鑰加密后和零水印圖像上傳至星際文件系統(tǒng)中，得到存儲對應(yīng)的哈希值；

36、同時，版權(quán)方將數(shù)據(jù)分塊后，計算出數(shù)據(jù)的merkle樹根；并將數(shù)據(jù)進行hash256處理，作為數(shù)據(jù)唯一的id；

37、版權(quán)方在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息存證模塊通過智能合約1將數(shù)據(jù)和零水印存儲哈希地址值、交易條件、數(shù)據(jù)的merkle樹根和數(shù)據(jù)id等信息上傳至區(qū)塊鏈中，并獲得相應(yīng)的合約地址；

38、版權(quán)方將合約地址發(fā)送給購買方，購買方通過系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交易執(zhí)行模塊輸入合約地址、交易條件和購買方信息，系統(tǒng)通過調(diào)用智能合約2進行交易驗證和執(zhí)行，驗證通過后，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲的哈希值返回給購買方；

39、購買方根據(jù)哈希值，從星際文件系統(tǒng)中下載加密數(shù)據(jù)，并使用私鑰解密得到數(shù)據(jù)；

40、智能合約2將整個交易流程存儲到區(qū)塊鏈中。

41、基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證系統(tǒng)的安全性和公平性，包括：

42、押金：參與交易的雙方需繳納相應(yīng)的押金，以激勵交易雙方遵守交易規(guī)則并按要求完成整個交易流程，一旦其中一方違反規(guī)定，其押金將被扣除；

43、函數(shù)執(zhí)行約束：通過智能合約中solidity語言的要求和修飾符關(guān)鍵字，從而約束智能合約中每個函數(shù)，保證函數(shù)只能由指定的用戶進行訪問和調(diào)用；

44、數(shù)據(jù)存儲：版權(quán)方將數(shù)據(jù)利用購買方的公鑰進行加密后，上傳到星際文件系統(tǒng)中，并通過智能合約將返回的哈希地址提交給購買方；

45、數(shù)據(jù)交易：交易時，版權(quán)方將數(shù)據(jù)和零水印在星際文件系統(tǒng)中的存儲地址、數(shù)據(jù)的merkle樹根和數(shù)據(jù)的id一同發(fā)送給購買方；

46、在數(shù)據(jù)存儲時使用購買方的公鑰進行加密后進行存儲，以實現(xiàn)除了購買方和版權(quán)方能夠得到數(shù)據(jù)之外，沒有人能得到所交易的數(shù)據(jù)；

47、當(dāng)數(shù)據(jù)購買方發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不符合要求時，通過對數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)id，與存儲在智能合約上的數(shù)據(jù)id進行比較；如果數(shù)據(jù)信息相匹配，則購買方得到的數(shù)據(jù)真實，如果不匹配，則表明版權(quán)方違反了規(guī)則；

48、當(dāng)版權(quán)方遭遇交易數(shù)據(jù)泄露或者被盜買情況時，利用零水印可以有效驗證數(shù)據(jù)的版權(quán)所有者；而當(dāng)購買方對版權(quán)方進行惡意指控或者版權(quán)方對購買方提供不實數(shù)據(jù)時，交易雙方都可通過交易信息中存儲的數(shù)據(jù)id和數(shù)據(jù)的merkle樹根與可疑數(shù)據(jù)的值進行對比，從而維護雙方權(quán)益。

49、本發(fā)明公開一種基于區(qū)塊鏈和零水印的傾斜攝影三維模型交易存證方案；利用區(qū)塊鏈不可篡改特性以及零水印技術(shù)對數(shù)據(jù)版權(quán)保護的能力，實現(xiàn)對傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)的高效、可信交易存證。通過實驗表明，該方案能夠為傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)可信交易存證提供了全新的解決方案，為數(shù)據(jù)的安全流通、可信交易和廣泛應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。